أول مستخدمين الجسور ومصمميها

تاريخ بناء الجسور:

كان الرومان من أوائل المساهمين الرئيسيين في تصميم الجسور، حيث قدموا مفهوم القوس الحجري وقاموا ببناء أكثر من 900 جسر خلال إرثهم، بناءً على الهندسة المعمارية والاكتشافات المادية التي تم إجراؤها في اليونان القديمة، وبالتالي فإن أقدم جسر لا يزال موجودًا هو جسر بونس فابريسيوس في روما، إيطاليا، الذي تم بناؤه عام 62 قبل الميلاد.

لقد سمح التقدم التكنولوجي للثورة الصناعية في القرن التاسع عشر للجسور الحديدية والفولاذية بالامتداد بأطوال ودعم الأوزان التي لم تكن ممكنة من قبل، قبل هذه النقطة، كانت الجسور مصنوعة فقط من الحجر والخشب، حيث يختلف الناس حول عدد الأنواع الرئيسية من الجسور الموجودة، لكن الأنواع المميزة الرئيسية هي: جسور العوارض والجسور المقوسة وجسور الجمالون والجسور الكابولية والجسور المعلقة بالكابلات.

هناك العديد من الاختلافات في هذه الهياكل وغيرها التي تعتبر جسورًا من الناحية الفنية، لذلك من الصعب جدًا حساب عدد الجسور بدقة في كل بلد، حيث قدر أستاذ الهندسة المدنية بجامعة نبراسكا أن هناك 584000 جسر للطرق السريعة وحدها في الولايات المتحدة، من خلال تعريف الجسر بأنه أي شيء يمتد لأكثر من 20 قدمًا.

نظرًا لصعوبة تصنيف الجسور، لم يتمكن أحد من العثور على أي حقائق موثوقة حول أي دولة لديها أكبر عدد من الجسور، من المحتمل أن تكون الصين والفلبين مرشحتين، حيث تتمتع الصين بتاريخ غزير للغاية مع الجسور، إذ يوجد لديهما 9 من أطول 15 جسرًا في العالم مقارنة بـ 3 في الولايات المتحدة كأطول جسور العالم، والكثير من الجسور الكبيرة الشهيرة في العالم.

 الجسور بين الماضي والحاضر:

وغني عن القول، هناك الكثير من الهندسة التي تدخل في الجسور بين الماضي والحاضر، حيث إن المهندسون المدنيون هم المسؤولون في المقام الأول عن التأكد من أن تصميمات الجسر، بغض النظر عما إذا كان المهندس المعماري قد أنشأها، إذ سوف تتعامل مع مجموعة متنوعة من الظروف البيئية المتنوعة بما في ذلك درجة الحرارة، المطر والثلج والجليد والاستخدام العام من قبل الأشخاص والسيارات وتدهور مواد البناء مع الوقت والكوارث الطبيعية، هناك نسخة رائعة حقًا من مقابلة أجريت عام 1986 لمهندس إنشائي في جامعة هارفارد والتي تكسر عملية بناء الجسور، حتى لو كانت مؤرخة تمامًا في هذه المرحلة.

تصميم الجسر المقترح:

حتى الخمسينيات من القرن الماضي، كان المهندسون المدنيون يرسمون مخططات معقدة للغاية لفهم توزيع القوة لتصميم الجسر المقترح، كان هذا حتمًا عرضة للخطأ البشري (وهو ليس شيئًا تريده عند التحقق من سلامة الجسور ) وكان بطيئًا، حيث سيكون أحيانًا حل ما يصل إلى 25 معادلة متزامنة في الإصدار المبسط من التصميم.

في العصر الحديث، يتم استخدام برمجيات العناصر المحدودة لحساب هذه القوى على نطاق واسع جدًا، وتحديد ما إذا كانت الضغوط تتجاوز نقاط الفشل في أي مكان، هذا مكثف للغاية من الناحية الحسابية، ولكنه يستخدم أجهزة الكمبيوتر جيدًا لحل مصفوفات كبيرة جدًا من المعادلات.

كما أن عامل الأمان هو مصطلح يستخدم لوصف مدى القوة في بناء الأشياء، وهو مهم جدًا في أي نوع من التصميم، على سبيل المثال، إذا كان الجسر يواجه 100 طن من الحمولة في أسوأ الظروف، فإن بناء الجسر لدعم ما يصل إلى 200 طن قبل أن يعادل الفشل عامل أمان قدره 2 للمصاعد وعامل أمان يبلغ 10 والجسور 1.7 – 1.8، والطائرات التجارية 1.5.

الاهتزازات والديناميكا الهوائية للجسور:

الاهتزازات والديناميكا الهوائية للجسور من العوامل التي يجب إدراكها أيضًا، حيث حدث الانهيار الشهير لجسر (Tacoma Narrows) في عام 1940، والذي تضمن ارتفاعًا وهبوطًا فعليًا للخرسانة الثابتة عادةً، إذ تطير الطائرات لأن الهواء الذي يتدفق بسرعة تحت أجنحتها يتسبب في ارتفاع صافي إلى الأعلى، كما حدث الشيء نفسه مع عمل الجسر كجناح في الرياح العاتية، مما تسبب في “الرفرفة الالتوائية” (وهو  أمر سيئ للجسور كما يبدو )، حيث غيّر هذا الفشل طريقة حساب الرياح في المشاريع الهيكلية اللاحقة في الولايات المتحدة.

تشمل عيوب الجسر الشهيرة الأخرى الجسر الفضي في فيرجينيا الغربية؛ بسبب سوء التصميم والصيانة و(Hyatt Regency Walkway) في مدينة كانساس سيتي (بسبب البناء الخاطئ الذي تسبب في قوة مضاعفة على بعض الأجزاء)، وبسبب فتاكتها المأساوية، على غرار (Tacoma Narrows)، حيث حدثت مراجعات كبيرة للتنظيم الحالي وقانون البناء بعد كل من هذه الإخفاقات، لكنها لا تزال بمثابة أمثلة للمهندسين الإنشائيين حول مدى أهمية الأخلاقيات الهندسية والاجتهاد في أداء دورهم.

كما تقدم الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE) تقريرًا كل 4 سنوات عن الوضع الحالي للبنية التحتية الحالية، والنتائج ليست جيدة، إذ ذكر تقريرهم لعام 2017 أن 9.1 ٪ من جميع الجسور الأمريكية تعاني من عجز هيكلي (yikes) وانخفضت هذه النسبة تدريجياً منذ عام 2007 على الأقل، ولكن جزءًا من المشكلة هو أن الجسور لم تُبنى لتستمر إلى الأبد وأن 39٪ من الجسور الأمريكية يزيد عمرها عن 50 عامًا (ص 27 – 30).